计及轴颈轴向运动的径向滑动轴承润滑分析

以轴-径向滑动轴承系统为研究对象,综合考虑轴颈轴向运动和倾斜,建立了倾斜轴颈的轴承的流体动力润滑模型,采用有限差分法求解Reynolds方程,分析了不同的轴颈倾角、转速、偏心率和轴承间隙下的轴颈轴向运动对倾斜轴颈的轴承润滑性能的影响规律。结果表明：轴颈轴向运动对倾斜轴颈滑动轴承润滑特性影响显著,且影响程度与轴颈倾角和转速有直接的关系,倾角越大,对轴承润滑性能的影响越大,转速越低,对轴承润滑性能的影响越显著;轴承间隙越小,对轴承润滑性能的影响越大。     

考虑润滑油供给条件的油环-缸套摩擦副润滑分析

内燃机油环-缸套摩擦副润滑分析,多采用富油条件或假定某种特殊边界条件,与油环-缸套摩擦副实际润滑油供给状况不相符。以某四行程内燃机为研究对象,研究油环-缸套间润滑油流动与供给,确定油环进口油膜厚度;在此基础上,根据流量平衡和压力平衡,确定油环上、下轨各段工作面边界条件,并分别对各段求解Reynolds方程,分析油环-缸套摩擦副在计及润滑油供给条件下的润滑性能,并与富油状况对比。研究结果表明,计及供油状况下,油环-缸套摩擦副在上、下行程的润滑性能不对称,最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦力及摩擦功耗与富油状况均有一定差异,特别是在上行程差别显著。可见,考虑进口润滑油供给条件分析内燃机油环润滑性能,将对活塞环-缸套摩擦副的设计信赖性产生积极影响。     

不同工况下活塞二阶运动和活塞裙部润滑研究

目前研究内燃机活塞二阶运动和活塞裙-缸套摩擦副润滑时一般仅针对标定工况进行,不考虑实际使用内燃机工作中工况的不断变化。另外,分析中一般都假设活塞裙-缸套摩擦副在一个内燃机工作循环中处于充分润滑状况。以某四行程内燃机为研究对象,基于实测的气缸压力,考虑实际润滑油流动确定摩擦副的润滑状况,进行不同内燃机工况下的活塞二阶运动和活塞裙-缸套摩擦副润滑分析。结果表明,不同工况下的活塞二阶运动性能和活塞裙-缸套摩擦副润滑性能都存在差异,活塞二阶运动性能和活塞裙-缸套摩擦副润滑性能的最不利情况不一定出现在标定工况。因此,内燃机活塞组件设计时,如果仅分析标定工况下的活塞二阶运动和活塞裙-缸套摩擦副润滑性能将不够全面合理,需要进行不同工况下活塞二阶运动和活塞裙-缸套摩擦副润滑性能的分析计算。     

不同工况下空穴效应对滑动轴承润滑性能的影响

目前径向滑动轴承的润滑分析一般认为油膜只有正压区,而实际中全周径向滑动轴承的油膜均有负压区存在。基于质量守恒边界条件,对Elrod算法进行改进,得到能自动确定动态边界的控制方程和完整油膜区与空穴区的统一润滑方程;对不同工况下的径向滑动轴承的润滑性能进行数值摸拟,分析空穴效应对滑动轴承润滑性能的影响。结果表明:在相同工况下,计及空穴效应时轴承油膜压力存在区域和分布与Reynolds边界条件的结果相比存在差异;在不同工况下,空穴效应对滑动轴承油膜压力分布和润滑性能存在不同的影响,如使轴承端泄流量明显变化、摩擦功耗略有增加。可见,空穴效应对径向滑动轴承润滑性能的影响不一定都是有利的。因此,在进行径向滑动轴承设计时,综合考虑不同工况下空穴效应对径向滑动轴承润滑性能的影响是非常必要的。     

粗糙表面湍流润滑的随机模型

目前粗糙表面的湍流润滑分析一般都采用各向同性粗糙表面的湍流润滑模型,但是该模型的适用范围过于狭窄,不适合用于处理具有方向性特征的粗糙表面湍流润滑问题。基于Christensen的随机层流润滑理论和零方程形式的滑动轴承湍流润滑理论,推导提出了适用于粗糙表面径向滑动轴承湍流润滑分析的随机湍流润滑理论模型。该理论模型包含三部分:一维纵向粗糙表面径向滑动轴承的随机湍流润滑理论模型、一维横向粗糙表面径向滑动轴承的随机湍流润滑理论模型和各向同性粗糙表面径向滑动轴承的随机湍流润滑理论模型。应用提出的随机湍流润滑模型对均匀各向同性粗糙表面径向滑动轴承湍流润滑进行了分析,结果与相应的试验数据一致性良好。提出的随机湍流润滑理论模型可以方便地用于具有方向性特征的粗糙表面湍流润滑分析。此外,提出的随机湍流润滑理论模型不仅适用于径向滑动轴承,而且也适用于滑块和推力轴承等摩擦副机械零件的湍流润滑研究。     

计及曲轴轴向运动的内燃机主轴承润滑分析

内燃机工作中,曲轴进行旋转运动的同时,还存在沿轴线方向的运动。以某四缸四行程内燃机曲轴—轴承系统为对象,基于建立的三维流体动力润滑模型,进行了计及曲轴轴向运动和曲轴受载变形导致轴颈倾斜的主轴承润滑性能研究。分析中,曲轴轴向运动规律通过内燃机台架试验实测,采用整体曲轴体单元有限元法计算主轴承负荷和曲轴变形,应用动力学法进行曲轴主轴承的润滑分析。结果表明:与不计曲轴轴向运动的影响相比,计及曲轴轴向运动时,主轴承的轴心轨迹为一条不封闭的三维空间曲线,内燃机一个工作循环中的部分时刻主轴承的最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦功耗和端泄流量变化显著;曲轴轴向运动对内燃机各主轴承润滑特性的影响不一定都是不利的。因此,为了更加合理、接近实际,内燃机曲轴主轴承润滑性能分析中有必要计及曲轴轴向运动的影响。     

倾斜轴颈轴向运动对粗糙表面径向滑动轴承润滑性能的影响研究

通常对轴-径向滑动轴承进行润滑分析时,均忽略多种因素综合作用下轴颈沿轴承轴线方向的运动状况,与轴-轴承系统中轴承的实际工作状况存在较大差异。以轴-轴承系统为研究对象,综合考虑轴颈轴向运动、表面形貌和轴颈倾斜,基于平均Reynolds方程,建立了耦合轴颈轴向运动的粗糙表面径向滑动轴承润滑模型,主要探讨分析轴颈轴向运动对粗糙表面倾斜轴颈轴承润滑特性的影响。结果表明：倾斜轴颈轴向运动对粗糙表面径向滑动轴承润滑特性影响显著;与不考虑滑动表面粗糙度相比,考虑滑动表面粗糙度时轴颈轴向运动对轴承润滑特性的影响程度有所降低;轴颈轴向速度越小,滑动表面粗糙度对轴承最大油膜压力、承载力和稳定工作力矩影响越大;轴颈轴向速度越小,粗糙度模式对轴承润滑特性影响越显著。因此,对粗糙表面倾斜轴颈径向滑动轴承进行润滑分析考虑轴颈轴向运动的影响是非常必要的。     

内燃机活塞裙部-缸套间润滑油输送状况*

活塞裙部-缸套间的润滑油输送情况对内燃机活塞组件摩擦副润滑状态、润滑油消耗、排放和润滑油性能退化等都有重要的影响。结合活塞二阶运动模型、流体润滑模型和润滑油流动模型等,进行不同内燃机工况下活塞裙部-缸套间润滑油输送状况的计算,主要分析活塞向下运动行程中活塞裙部运动后气缸套表面润滑油的滞留量。结果表明,在不同工况下对应行程中润滑油滞留量的变化规律基本相同,不同时刻的润滑油滞留量不相同,活塞上下止点处的润滑油滞留量基本相同。内燃机负荷相同时,随转速增加,进气行程中和膨胀行程中后期的润滑油滞留量减少,膨胀行程前期的润滑油滞留量增加。内燃机转速相同时,膨胀行程前期的润滑油滞留量一般随负荷增加而增加,膨胀行程中后期的润滑油滞留量基本不随负荷变化,不同转速下进气行程中润滑油滞留量随负荷的变化规律不一致。     

计及润滑油输送的内燃机活塞二阶运动研究

内燃机活塞二阶运动直接影响活塞对气缸的拍击、产生的噪声及活塞裙部-缸套摩擦副的润滑、摩擦和磨损.目前内燃机活塞二阶运动分析中一般认为活塞裙部-缸套摩擦副在一个内燃机工作循环所有行程全部处于充分润滑状况,而实际中当活塞上行(向上止点运动)时,入口处的润滑油量不一定能保证该摩擦副处于充分润滑状况.以某四行程内燃机为研究对象,结合活塞运动模型、流体润滑模型、微凸体接触模型和润滑油流动模型,进行了活塞二阶运动特性分析.结果表明,与以往认为所有行程中活塞裙部-缸套摩擦副全部处于充分润滑的分析比较,考虑实际润滑油输送确定活塞上行期间摩擦副的润滑状况时,活塞二阶运动特性(活塞裙顶部和底部位移、速度等)都有较明显的变化.